何莲娜:城市定量研究探索

2015-06-12 18:22:15

摘要:   6月10日,北京国家会议中心,以构筑地理信息新生态为主题的2015年全球地理信息开发者大会 (WGDC)在此拉开帷幕。WGDC自2012年起开始举办,四年时间里,伴随着中国地理信息产业的快速发展,WGDC已经成为位置与

  6月10日,北京国家会议中心,以“构筑地理信息新生态”为主题的2015年全球地理信息开发者大会 (WGDC)在此拉开帷幕。WGDC自2012年起开始举办,四年时间里,伴随着中国地理信息产业的快速发展,WGDC已经成为位置与空间领域最具影响力的技术创新盛会。

  6月11日,地理信息开发者大会智慧城市分论坛开幕,会上北京市城市规划设计研究院高级城市规划师何莲娜做出了题为“城市定量研究探索——城乡规划现状综合分析模型建设与应用”的精彩报告。以下为演讲实录(未经本人确认)

何莲娜:城市定量研究探索

  何莲娜:大家早上好,我是北京市城市规划设计研究院的一名青年规划师,很荣幸今天在北京这么一个极端的好天气和大家分享一下我们工作的一些成果。我今天分享的题目叫做城市定量研究探索,城乡规划现状综合分析模型建设与应用。

  可能大家对城市规划不是特别了解,城市规划部门其实就是一个特别爱管事的部门,各委办局,各种中央单位,各种事业单位,各种教委、文委它都管,本身是需要多学科支撑和融合的专业。近几年,随着IT的整个技术的进步,如何应用有效的、创新的、可行的规划支持模型辅助我们在规划行业进行定量研究,已经是一个很大的趋势。

  那么,什么是城市定量研究呢?首先,城市定量研究其实是源自于计量地理学,20世纪60年代开始萌芽,随着90年代地理信息系统的发展使它的应用得到很广阔的前景,现在随着数学、系统理论、计算机科学,以及现代的计算理论不断的丰富,形成丰富的数学方法。所以城市定量研究就是通过数学的方法,计算机的技术,系动的解决复杂的城市问题。目前我们城市规划行业把城市定量研究放在实操层面上就是规划支持系统,在规划支持系统的这个层面的研究,国内外已经有相关的研究机构、学者已经做了大量的探索。比如在美国,关于土地利用规划方面的Index等已经应用的非常的普遍。那么,在国内随着2003年的时候,这个概念引入到国内,高校的学者,以及规划部门,哪怕到现在政府部门,以及这种商业的电商的这种网络公司都已经参与到城市定量研究的研究中来。

  我们认为为了让规划决策支持在城市规划部门发挥更大的作用,首先要建立决策支持框架体系,目前规划决策支持面临的问题主要是两个。首先,缺乏完整的规划支持系统理论框架。第二、缺乏可操作的规划知识系统的实践验证,这个主要体现在我国在规划实践过程中,其实国外的软件模型的引入以及我们自主开发的规划支持模型已经有相当的探索,但是不系统,而且对于规划知识系统所支撑的数据库,模型库和数据病态缺乏统筹的研究。

  规划院从2010年开始起,做了一个规划知识系统框架体系及典型应用研究的科研课题,通过多学科、多专业的系统分析,建立了一套框架体系,把规划再编制,再归置,再管理的不同分析问题用规划框架系统的框架体系来展现。同时我们对它还有一个比较详细的战略部署,我们把规划知识体系框架中的模型分为基础综合模型、专业综合模型和专业独立模型。为了夯实整个规划支持模型体系的建设,我们提出了优先要建设现状综合分析模型和城乡空间发展模型。开展现状模型的建设,我们认为是规划局的第一步,因为现状数据的收集、分析与应用是城市规划编制的重要环节。

  那么,现状综合分析模型建设的核心思想和主要内容是什么呢?首先,我们是希望能够在理论上建立一套适合我国城乡规划现状问题分析的规划支持模型框架体系,在实践上,我们希望建设一套规划支持模型的系统,有助于推广和普及规划知识技术在规划行业内的前端应用。主要的研究内容分为四个部分,首先是提出一定的框架体系,分析算法,建设数据库,第四个是开发系统。

  首先,介绍一下第一部分,建立了面向城乡规划的现状综合分析模型框架体系。我们基于大量的文献的研读、调研,以及规划的访谈,整个体系分为两个层次,单向分析和双向分析,单向分析,聚焦特定的规划内容,比如人、地、房的问题,经济的问题,区位的问题,基础地理的问题,综合分析主要侧重要素的叠加分析,比如区位优势度,用地的综合效益,用地的需求等等。各个模型之间它是有一个承接的关系,不是简单的拼帖,有些模型的输出可能是新的模型的输入,单向分析的输出结果也会成为综合分析的输入,中和分析的结果也可能会反哺过来支撑单向分析。

  第二部分系统的提出城乡规划现状问题单向分析和综合分析的数学模型。把刚才列到的现状综合模型体系中的所有模型,按照数学算法分为四类。第一类基础地理空间计算,主要是利用比较简单的空间统计和数学统计的方法,对规划中常用的模式式的,比如用地统计,格网数据等通过数学的工作简单高效的呈现出来。比如我们有一个多尺度复合纬度数据生产模型,就是通过格网,通过不同尺度的格网,把各种各样的人、地、方经济的信息都附着在这个格网说,我们已经在我们院和上海、重庆等城市用到了,可以用不同的城市,同一个城市不同的格网数据的不同的比较。

  第二类,经典借鉴型模型算法,主要针对和城乡规划密切相关的领域,比如地理的、人口的、经济的,这些领域不是城乡规划的主流领域,而且密切相关的与已经有一些成熟经典而且被广泛认知的算法我们可以直接那来用,比如区位优势度,产业判别分析模型。

  第三、实践归纳型模型算法。

  第四、创新探索型模型算法,这类主要是希望能够针对一些之前一直困扰我们,但是在技术层面得不到解决的问题我们想做一些尝试。比如针对精规合一,这个数据的应用是很重要的,虽然城乡规划法明确规定要把三规与国民经济社会发展规划和土地利用规划要紧密的衔接,但是我们从技术层面上来说,我们觉得这个要求其实比较扯,因为利益不太一样,标准也不太一样,合一是合不到一块去的。为了解决这个问题,我们建立了一个用地需求分析模型,利用计量经济学的办法,建立了一套计量经济学的模型,利用牛顿迭代法,最后通过定量分析的方式将国民经济和城乡规划用地之间的量化的对应关系做了一个尝试。基于现状模型这样一个课题所提出的模型的算法,已经发表了20多篇比较有水平的论文,并且在国内外各种论坛中也已经得到宣读。

  第三部分全面近来城乡规划现状资源空间数据库。城乡规划需要的数据来自于城市建设和社会发展的方方面面。但是,我们经常发展我们的研究深度往往会止步数据获取的门槛,尤其微观数据获取的门槛。那么,现在的多元数据,开放数据的环境为我们获得各种各样的互联网上的开放数据提供了可能。我们规划院在数据获取方式上也是采用主动出击的办法,将高德地图POI的数据,以及产业经济的数据等等都已经获取到,捕捉到我们的现状资源中来。

  最后是梳理了我们自己的内生数据,外来的官方数据和多元数据获取的公开数据,我们建立了城乡现状资源空间数据库,同时配备了数据标准等等,为这个数据库的持续更新打下了很好的基础。

  第四部分,我们自主研发的城乡规划现状综合分析模型系统,我们整个系统的架构是一个平台,一套数据库,N个规划支持模型,一个平台,对上支撑模型功能的正常的运行和数据调用,整体整个系统支撑到规划编制,规划研究和规划管理的各个环节。系统运行方面,我们最大可能的降低前端的IT门槛,前端的用户用于规划他们的IT范围,然后通过模型系统的后台运行就能够得到他需要的文本,或者图表,或者空间数据。

  在系统界面上,我们也是花了比较多的心思做UI设计。整体是能够做到模型自动配置,参数的配置和数据的选择也是尽量的减少到35步,尽可能的降低业务前端的门槛。在规划应用方面,我们项目的建设和应用是同步开展的和规划业务的流程以及现状分析需求是紧密结合的。这个项目2012年开始,到2014年结题,支撑了北京市各委办局,以及我们院开展的各层次,各类型的规划近百项。不比如人口问题的研究,模拟现状人口微观空间分布等。在住房问题上,因为住房问题大家都比较关注,我们有一个字模型,专门是保障性住房的评估和选址模型,这个模型的产生有一个课题,就是保障性住房的实时评估和选址布局研究。这个课题立题之前,委里面给我们的要求,一定把市场和政府的责任和这么多年实施的情况有一个全面的摸底,为持续的每年的保障性住房的选址起到实质的作用,我们通过这个模型,不仅达到了当时预定的目标,而且形成了一套机制,现在市规划局每年保障性住房用的就是这个模型。

  在用地方面,这个课题简单来说,现状模型起到的作用就是两规合一,把城乡规划和土地利用,国土和城乡规划的两个不同口径的用地通过我们的模型做到数据的统一、标准的统一。同时,我们也非常关注专项设施,专项规划,我们院也是承担各委办局的专项规划,包括文化设施的规划,医疗设施的规划,教育设施的专项规划,我们以文化设施作为一个试点,然后我们在我们的模型中专门有一个文化设施评估与规划选址布局模型。

  刚才介绍的几个是模型本身就是我们现状模型其中的一个模块,现状模型起到的另外一个很大的作用就是和我们院开展的其他的模型的衔接。比如我们院在2012年一直到现在,一直持续开展一个课题,叫做基于气象条件的北京市空间布局研究。那么,这个课题里面专门有一个气象的模型,这个模型是支撑从气象的角度来判别城市用地布局的优劣。现状模型和它有一个很好的承接。同时,交通规划模型,市政规划模型等等一系列我们院持续开展的这些模型工作提供了极好的支撑。下一步我们规划决策支持的模型建设工作,不希望是一锤子买卖,我们也希望把这个项目建成一个项目库,滚动更新。

  那么,对于下一步我们是这样思考的。首先,我们除了刚才介绍的新装模型之外,持续我院开展的模型工作,还有城乡空间发展模型,还有低碳城市规划模型,然后持续交通和市政所有非常完整的交通规划模型,包括交通设施的选址,交通流调配,交通设施的需求预测等等。市政规划模型方面,我院负责市政设施的预测模型、仿真模型,承载力模型,以及优化模型等等,已经服务于实实在在的市政规划设施的编制中。最终我们希望向规划行业提供数据服务到知识服务到产品服务的一条龙的服务,因为我们把模型整成现在的十大模型,已经是成熟的产品,包括数据的聚合模型,区位分析模型,人口分析模型,用地分析模型,建筑分析模型,经济分析模型,空间发展模型,城市活力模型,市政规划模型和交通规划模型等等。

  那么,我们的模型工作,在专家评审的时候和科技查新的时候已经得到比较积极的认可。下一步我们会持续跟踪新技术发展的趋势,深化研究,希望把这个规划决策支持作为我院的一张名牌。这是我的个人名片,我的研究方向是数据库感到与管理,数据挖掘与GIS应用,规划知识模型等等,希望和大家有更多的线上线下的交流机会。也请大家关注我们的规划云平台,更多的城市定量研究的案例,可以通过我们的规划云平台来交流,谢谢大家!

[责任编辑:唐天石]
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